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[摘 要]井下油水分离技术是油田进入高含水期后提高油田开发综合效益、减轻地面污水处理压力、减少举升能耗的一项新技术。产出水几乎影响到石油开采的各个方面比如：法规、从储量采收率、操作费用、腐蚀、投资开支以及环境等问题。分析井下油水分离系统国内外研究现状，有助于研制便于操作、环保、高效的油水分离装置。
[关键词]油水分离 现状 装置
中图分类号：TE931.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0306-01
1 前言
目前己开发油田总的来说己进入髙采出程度和高含水阶段。我国三大石油公司所隶属的许多油田含水率已经达到 90%，更甚至有些将超过 95%，每年产出采油废水量达 4亿吨以上，是油田含油污水的主要来源。由以上统计数据可以看出，不仅我国就全球大多数油田企业来说，含油污水的增多成为阻碍油田发展的关键性因素。因此，对含油污水进行有效且经济的净水处理，使其达到回注标准，对油田产业的经济发展有着举足轻重的战略性意义。研制便于操作、环保、高效的油水分离装置，从根本上降低含油污水的产生是当前油田开发的重要任务。
2 国外研究现状
1991年，加拿大C-FER（The Centre for Engineering Research Inc.）提出的一种可行性研究计划，通过减少举升至地面的产水量来减少含油污水的处理费用，该研究就是井下油水分离技术DOWS，即将重力分离装置或静态旋流分离器与传统采注系统配套使用来实现井下油水分离及含油污水的同井回注。此相技术是想通过将泵体与分离装置联合使用，在井下的采油套管内部完成采出液中油水分离，将富油流通过采出泵举升至地面，其余符合回注标准的富水注至油井的回注水层中。井下油水分离系统结构简图如图所示。
自井下油水分离（DOWS）技术提出后，国内外有大量的科研工作者对其进行了不同方面的深入研究和分析，不断在井下油水分离系统研究领域取得了重大突破。Mattews提出一种井下油水分离与油田采出水同井回注系统，并被应用于 Alliance 油田中的两口实验井，通过已获得的实验数据可知，此系统达到了预期油水两相分离效果，提高了试验井的采油效率。Peachy等人设计了一种完整并且简单的现场实验装置，从油井采出液中含油率上升、含水率下降这一关联现象，对影响油井关联系统分离效率和采油速率的一般性因素进行了预测。Scaramuzza和Pronin详细描述了DOWS系統在Red、Grey、Barrancas和Green等地的应用，及在候选井选择、试验井测试等方面的具体应用。Shaw则指出，将DOWS技术应用到开采风险的较低油井时，将增加成功的机会。Shaw等人将风险等级定义为生产周期、油井维护的一部分，风险越高，油井的开采相关维护费用越高，即面临高额的开采成本。Li[24]通过室内模拟实验，测试了应用螺杆泵进行井下分离时同井回注技术和井下油水分离的可行性。Jokhio与Berry等人提出一种井下串、并联结合的水力旋流器应用形式，该应用形式采用多个旋流器溢流口并联与旋流器串联的方式进行井下分离。
3 国内研究现状
我国对于井下油水分离及同井注采技术的研究较晚于外国，但仍取得了部分成果。我国石油企业和石油高校联合进行了井下油水分离项目研究，并分别在胜利、辽河、大庆油田等地进行了现场实验，取得了良好的测试效果，其中冯进于1996年开始进行井下油水分离技术的研究，对分抽泵的试制、有杆泵井下油水分离工艺管柱的配套、油水分离器、分离器样机试制等开展了研究，并在现场进行了先导实验，取得阶段性效果。蒋明虎等从研究水力旋流分离器应用的角度，得出整套井下旋流分离的配套工艺，并通过实验获得较好的注采效果。赵传伟等通过对DOWS系统井下螺杆泵的研究，提出了螺杆泵井下油水分离系统，如图2所示，该系统可自动平衡由水力载荷产生的轴向力，增加了井下油水分离系统的工作深度，为井下油水分离系统的设计奠定了理论基础。
4 井下油水分离系统中管柱设计及分析研究现状
管柱是地面驱动泵系统的重要部分，国内外学者在抽油管柱设计方面进行了大量研究。隋少波对螺杆泵的摩擦扭矩作了研究，得出抽油管柱摩擦力矩计算公式；陈宪侃等对螺杆泵管柱的强度设计进行了细致的计算；李增亮、师国臣等人通过试验研究，分别得出了螺杆泵抽油管柱负载扭矩的计算公式；张军、陈听宽等基于流体力学，研究了螺杆泵采油系统抽油杆转速及井筒环空结构参数与流体摩擦阻力的关系，得出抽油杆的转速和直径是决定流体摩阻的主要因素；李敬元建立了稳态拉力-扭矩模型，可用于抽油管柱的整体力学分析以及井口处抽油管柱作局部弯曲分析，提出了稳定器布置方法；张佳民将动力间隙单元和梁单元结合在一起，用New mark积分法，建立了抽油管柱非线性瞬态动力学的有限单元法，得出抽油管柱强度和扶正器安放位置的数值分析方法；刘巨保等建立了管柱瞬态动力学模型及分析方法，并在实际管柱失效分析中得到了应用。王海文针对低液面或含砂量高的抽油管柱载荷进行分析，提出增高抽油杆可靠性的新技术。苗新蕾等人建立了螺杆泵抽油管柱力学模型，采用有限元软件ANSYS对其进行了瞬态动力学分析，提出了导向器和扶正器合理布置方案，试验结果表明，使用该技术后螺杆泵井的平均免修期得到延长。董世民考虑轴向力对管柱横向弯曲变形以及管柱偏心旋转惯性离心力的影响，应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态，建立了采油管柱在油管内变形时的有限元仿真模型，得出管柱在油管内的偏心旋转将导致陀螺效应的结论。
5 结论
对含油污水进行有效且经济的净水处理，使其达到回注标准，对油田产业的经济发展有着举足轻重的战略性意义。研制便于操作、环保、高效的油水分离装置，从根本上降低含油污水的产生是当前油田开发的重要任务。
参考文献
[1] 王国库，王勇，孙博宇.井下工艺管住及配套技术研究[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（02）：114-115.
[2] 张友波，王径，侯江波，肖君.井下工艺措施经济极限费用测算模型研究[J].天然气技术与经济，2011，5（05）：67-68+80.
[3] 吕锦省.自主存储式压裂作业井下电子压力计研究[D].西安石油大学，2011.
[4] 董祥伟.不动管柱底流可调式电潜泵井下油水分离系统的设计研究[D].中国石油大学，2011.
[关键词]油水分离 现状 装置
中图分类号：TE931.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0306-01
1 前言
目前己开发油田总的来说己进入髙采出程度和高含水阶段。我国三大石油公司所隶属的许多油田含水率已经达到 90%，更甚至有些将超过 95%，每年产出采油废水量达 4亿吨以上，是油田含油污水的主要来源。由以上统计数据可以看出，不仅我国就全球大多数油田企业来说，含油污水的增多成为阻碍油田发展的关键性因素。因此，对含油污水进行有效且经济的净水处理，使其达到回注标准，对油田产业的经济发展有着举足轻重的战略性意义。研制便于操作、环保、高效的油水分离装置，从根本上降低含油污水的产生是当前油田开发的重要任务。
2 国外研究现状
1991年，加拿大C-FER（The Centre for Engineering Research Inc.）提出的一种可行性研究计划，通过减少举升至地面的产水量来减少含油污水的处理费用，该研究就是井下油水分离技术DOWS，即将重力分离装置或静态旋流分离器与传统采注系统配套使用来实现井下油水分离及含油污水的同井回注。此相技术是想通过将泵体与分离装置联合使用，在井下的采油套管内部完成采出液中油水分离，将富油流通过采出泵举升至地面，其余符合回注标准的富水注至油井的回注水层中。井下油水分离系统结构简图如图所示。
自井下油水分离（DOWS）技术提出后，国内外有大量的科研工作者对其进行了不同方面的深入研究和分析，不断在井下油水分离系统研究领域取得了重大突破。Mattews提出一种井下油水分离与油田采出水同井回注系统，并被应用于 Alliance 油田中的两口实验井，通过已获得的实验数据可知，此系统达到了预期油水两相分离效果，提高了试验井的采油效率。Peachy等人设计了一种完整并且简单的现场实验装置，从油井采出液中含油率上升、含水率下降这一关联现象，对影响油井关联系统分离效率和采油速率的一般性因素进行了预测。Scaramuzza和Pronin详细描述了DOWS系統在Red、Grey、Barrancas和Green等地的应用，及在候选井选择、试验井测试等方面的具体应用。Shaw则指出，将DOWS技术应用到开采风险的较低油井时，将增加成功的机会。Shaw等人将风险等级定义为生产周期、油井维护的一部分，风险越高，油井的开采相关维护费用越高，即面临高额的开采成本。Li[24]通过室内模拟实验，测试了应用螺杆泵进行井下分离时同井回注技术和井下油水分离的可行性。Jokhio与Berry等人提出一种井下串、并联结合的水力旋流器应用形式，该应用形式采用多个旋流器溢流口并联与旋流器串联的方式进行井下分离。
3 国内研究现状
我国对于井下油水分离及同井注采技术的研究较晚于外国，但仍取得了部分成果。我国石油企业和石油高校联合进行了井下油水分离项目研究，并分别在胜利、辽河、大庆油田等地进行了现场实验，取得了良好的测试效果，其中冯进于1996年开始进行井下油水分离技术的研究，对分抽泵的试制、有杆泵井下油水分离工艺管柱的配套、油水分离器、分离器样机试制等开展了研究，并在现场进行了先导实验，取得阶段性效果。蒋明虎等从研究水力旋流分离器应用的角度，得出整套井下旋流分离的配套工艺，并通过实验获得较好的注采效果。赵传伟等通过对DOWS系统井下螺杆泵的研究，提出了螺杆泵井下油水分离系统，如图2所示，该系统可自动平衡由水力载荷产生的轴向力，增加了井下油水分离系统的工作深度，为井下油水分离系统的设计奠定了理论基础。
4 井下油水分离系统中管柱设计及分析研究现状
管柱是地面驱动泵系统的重要部分，国内外学者在抽油管柱设计方面进行了大量研究。隋少波对螺杆泵的摩擦扭矩作了研究，得出抽油管柱摩擦力矩计算公式；陈宪侃等对螺杆泵管柱的强度设计进行了细致的计算；李增亮、师国臣等人通过试验研究，分别得出了螺杆泵抽油管柱负载扭矩的计算公式；张军、陈听宽等基于流体力学，研究了螺杆泵采油系统抽油杆转速及井筒环空结构参数与流体摩擦阻力的关系，得出抽油杆的转速和直径是决定流体摩阻的主要因素；李敬元建立了稳态拉力-扭矩模型，可用于抽油管柱的整体力学分析以及井口处抽油管柱作局部弯曲分析，提出了稳定器布置方法；张佳民将动力间隙单元和梁单元结合在一起，用New mark积分法，建立了抽油管柱非线性瞬态动力学的有限单元法，得出抽油管柱强度和扶正器安放位置的数值分析方法；刘巨保等建立了管柱瞬态动力学模型及分析方法，并在实际管柱失效分析中得到了应用。王海文针对低液面或含砂量高的抽油管柱载荷进行分析，提出增高抽油杆可靠性的新技术。苗新蕾等人建立了螺杆泵抽油管柱力学模型，采用有限元软件ANSYS对其进行了瞬态动力学分析，提出了导向器和扶正器合理布置方案，试验结果表明，使用该技术后螺杆泵井的平均免修期得到延长。董世民考虑轴向力对管柱横向弯曲变形以及管柱偏心旋转惯性离心力的影响，应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态，建立了采油管柱在油管内变形时的有限元仿真模型，得出管柱在油管内的偏心旋转将导致陀螺效应的结论。
5 结论
对含油污水进行有效且经济的净水处理，使其达到回注标准，对油田产业的经济发展有着举足轻重的战略性意义。研制便于操作、环保、高效的油水分离装置，从根本上降低含油污水的产生是当前油田开发的重要任务。
参考文献
[1] 王国库，王勇，孙博宇.井下工艺管住及配套技术研究[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（02）：114-115.
[2] 张友波，王径，侯江波，肖君.井下工艺措施经济极限费用测算模型研究[J].天然气技术与经济，2011，5（05）：67-68+80.
[3] 吕锦省.自主存储式压裂作业井下电子压力计研究[D].西安石油大学，2011.
[4] 董祥伟.不动管柱底流可调式电潜泵井下油水分离系统的设计研究[D].中国石油大学，2011.